Z. mobilis - это факультативная анаэробная грамотрицательная бактерия, впервые была выделена в тропических странах из алкогольных напитков, таких
как африканское пальмовое вино и мексиканский пульке. Также является загрязнителем сидра и пива в европейских странах. 1
Геном состоит из 2056416 пар оснований, образующих кольцевую хромосому с 1998 открытыми рамками считывания(ORF) и тремя единицами транскрипции
рибосомной РНК. Было обнаружено, что большинство этих ORF активно транскрибируются в связи с производством этанола, который является одним из
перспективных источников энергии. Z. mobilis обладает заметными способностями к производству биоэтанола, которые в некоторых аспектах превосходят
даже дрожжи.2
Потенциальные преимущества использования Z. mobilis для производства этанола: его высокие и специфические скорости поглощения сахара и производства
этанола, его производство этанола с выходами, близкими к теоретическому максимуму (при относительно низком образовании биомассы), его высокая
толерантность к этанолу и его податливость к генетическим манипуляциям. 3
Белок Queuine tRNA-ribosyl transferase, его функции
Данный белок катализирует обмен оснований остатка гуанина(G) с исходным предшественником 7-аминометил-7-деазагуанином(PreQ1) в положении 34
(положение колебания антикодона) в тРНК с антикодонами GU N (тРНК -Asp, -Asn, -His и -Тyr). Катализ происходит за счет механизма двойного вытеснения.
Активный центр нуклеофила атакует C1 нуклеотида 34, чтобы отделить гуаниновое основание от РНК, образуя ковалентный промежуточный фермент РНК.
Активный центр акцептора протона депротонирует поступающий PreQ1, за счет чего происходит нуклеофильная атака на C1 рибозы с образованием продукта.
После диссоциации две дополнительные ферментативные реакции на тРНК превращают PreQ1 в queuine(Q), в результате чего образуется гипермодифицированный
нуклеозид квевозин (7 - (((4,5-цис-дигидрокси-2-циклопентен-1-ил) амино) метил) -7-деазагуанозин).4
Для исследуемого белка у 4 организмов есть запись на PDB (включая Z. mobilis).
5. name:"queuine trna-ribosyltransferase" NOT gene:tgt
С помощью этого запроса были найдены другие гены, кодирующие белок. Чаще всего встречаются гены QTRT1 QTRT2 QTRTD1.
Изучение кластеров UniRef
Cluster ID
Number of members
Role
UniRef50_P28720
1228
Representative
UniRef90_P28720
52
Representative
UniRef100_P28720
1
Representative & Seed
Из вышеуказанных данных видно, что изучаемый белок является репрезентативным для всех трех кластеров, что говорит о том, что он аннотирован
лучше других. В кластерах с идентичностью 100% и 90% исследуемая последовательность - единственная отрецензирована и находится Swiss-Prot,
в кластере UniRef50 помимо нее есть еще 4 отрецензированных последовательности (находящихся в Swiss-Prot), что свидетельствует о невысокой
распространенности данного белка.Так же об этом говороит тот факт, что все организмы кластера с идентичностью 90 принадлежат к тому же роду
Zymomonas, что и исследуемая бактерия. Однако белок Queuine tRNA-ribosyl transferase обнаружен у такого известного организма, как E.сoli, поэтому
возникает вопрос о сходстве протеомов этих двух бактерий.
С помощью запроса annotation:(type:transmem) AND organism:"Zymomonas mobilis subsp. mobilis (strain ATCC 31821 / ZM4 / CP4) [264203]" AND proteome:up000001173
в UniProt для Z. mobilis было обнаружено 75 трансмембранных белков, 17 из которых - рецензированы.
С помощью аналогичного запроса annotation:(type:transmem) AND organism:"Escherichia coli (strain K12) [83333]" AND proteome:up000000625
для E.coli обнаружено 956 белков, 954 из них находится в Swiss-Prot.
2. Ферменты
Запрос ec:* AND organism:"Zymomonas mobilis subsp. mobilis (strain ATCC 31821 / ZM4 / CP4) [264203]" AND proteome:up000001173
показал 231 белок, которым присвоен код фермента в Swiss-prot для Z.mobilis (всего 541 белок), запрос
ec:* AND organism:"Escherichia coli (strain K12) [83333]" AND proteome:up000000625 выдал 1685 белков для E.coli (всего 1687 белков).
3. Мутагенез
annotation:(type:mutagen) AND organism:"Zymomonas mobilis subsp. mobilis (strain ATCC 31821 / ZM4 / CP4) [264203]" AND proteome:up000001173
annotation:(type:mutagen) AND organism:"Escherichia coli (strain K12) [83333]" AND proteome:up000000625
С помощью этих запросов были найдены 2 отрецензированных белка, полученных при использовании мутагенза для Z.mobilis, в то время как для E.coli
найдены 857 подобных белков.
В целом, полученные данные вполне ожидаемы, так как E. coli - модельный организм, чей геном был полностью отсеквенирован. Данная бактерия
является одним из главных объектов биотехнологии.
В то время как Z.mobilis изучена не так подробно и не используется в таких масштабах (по крайне мере, пока что).
Литература
1 Panesar P. S., Marwaha S. S., Kennedy J. F. Zymomonas mobilis: an alternative ethanol producer //Journal of Chemical Technology &
Biotechnology: International Research in Process, Environmental & Clean Technology. – 2006. – Т. 81. – №. 4. – С. 623-635. 2 Rogers P. L., Lee K. J., Tribe D. E. High productivity ethanol fermentations with Zymomonas mobilis //Process Biochem.;(United Kingdom).
– 1980. – Т. 15. – №. 6. 3 Seo, JS., Chong, H., Park, H. et al. The genome sequence of the ethanologenic bacterium Zymomonas mobilis ZM4. Nat Biotechnol 23, 63–68 (2005).
4 Reuter K, Ficner R. Sequence analysis and overexpression of the Zymomonas mobilis tgt gene encoding tRNA-guanine transglycosylase:
purification and biochemical characterization of the enzyme. J Bacteriol. 1995 Sep;177(18):5284-8. doi: 10.1128/jb.177.18.5284-5288.1995.
PMID: 7665516; PMCID: PMC177320.
